长因子网络调节对骨形成作用的研究Ⅴ.不同生长因子交互应用对人胚成骨样细胞增殖及分化的影响
作者：田卫东 王大章 乔 鞠 陈伟辉
单位：610041 华西医科大学口腔医学院
关键词：生长因子；人胚成骨细胞；增殖与分化
华西口腔医学杂志990125 摘要 目的:考察将转化生长因子β(TGF-β)、胰岛素样生长因子Ⅱ(IGF-Ⅱ)、碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)及血小板衍生性生长因子(PDGF)4种生长因子两两交互应用对人胚成骨样细胞增殖与分化的影响。方法:在不同的实验间期检测成骨样细胞3H-胸腺嘧啶脱氧核苷、3H-脯氨酸的掺入量和碱性磷酸酶的含量。结果:PDGF、bFGF、IGF-Ⅱ和TGF-β 4种生长因子交互联合应用,均对促进体外培养的人胚成骨样细胞的增殖和分化功能具有协同作用。结论:具有协同作用的生长因子联合应用,可提高其促进骨形成的生物效应。
Effects of Two Growth Factors Combination
, 百拇医药
on the Proliferation and Differentiation of Human Osteoblast-like Cells
Tian Weidong, Wang Dazhang, Qiao Ju, et al
College of Stomatology, West China University Medical Sciences
Abstract Objective:To examine the effects of platelet-derived growth factor (PDGF), basic fibroblast growth factor (bFGF), insulin-like growth factor (IGF-II)and type β transforming growth factor(TGF-β) which were believed to have biological effects on bone cells on human osteoblast-like cells.Methods:3H-TdR,3H-Proline and alkaline phosphatase of the osteoblast-like cells were tested to study the combinating effects of different growth factors on the proliferation and differentiation of osteoblast-like cells.Results: The combination of different growth factors had promotive effect and synergic interact on proliferation and differentiation of osteoblast-like cells.Conclusion: The phenomena indicate that the combination of two growth factors will enhance the biological effects of bone formation.
, 百拇医药
Key words: growth factor human osteoblast-like cell proliferation and differentiation
成骨细胞可产生多种生长因子,并贮存于骨组织中。显然,在任何时候骨细胞微环境中都存在不止一种生长因子。而任何一种生长因子都不能完善其促骨形成作用。由此可见,了解各种生长因子对成骨细胞的生物效应,以及不同生长因子间相互作用在调节成骨细胞增殖和分化中的作用,对进一步阐明骨形成调节机制和选择具有协同作用的生长因子联合应用,都具有十分重要的理论和实践意义。本系列研究中对单一生长因子的研究表明[1～4],血小板衍生性生长因子(PDGF)和碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)可刺激成骨样细胞的DNA合成,但PDGF不能促进碱性磷酸酶和胶原蛋白的合成,而bFGF则表现出抑制作用,相反,胰岛素样生长因子Ⅱ(IGF-Ⅱ)和转化生长因子β(TGF-β)可明显促进成骨样细胞合成胶原蛋白和碱性磷酸酶。因此,了解各种生长因子在成骨细胞增殖、分化上的相互作用非常重要,这是国际上刚刚起步的研究新领域。本实验将PDGF、bFGF、IGF-Ⅱ和TGF-β 4种生长因子分别两两交互联合应用,系统全面地探讨不同生长因子相互作用,对人胚成骨样细胞增殖与分化的影响。
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1 材料和方法
1.1 材料
PDGF,bFGF,IGF-Ⅱ和TGF-β购自GIBCO BRL USA,3H-胸腺嘧啶脱氧核苷(3H-TdR)和3H-脯氨酸(3H-Proline)购自中国原子能研究所。
1.2 人胚成骨样细胞分离培养
人胚成骨样细胞分离培养见参考文献[1]。
1.3 实验分组
PDGF,bFGF和IGF-Ⅱ固定浓度为1 ng/ml,TGF-β固定浓度为0.1 ng/ml,分别以下列组合方式加入,PDGF+IGF-Ⅱ(简写为P+I),PDGF+bFGF(简写为P+F),TGF-β+PDGF(简写为T+P),TGF-β+bFGF(简写为T+F),IGF-Ⅱ+TGF-β(简写为I+T),IGF-Ⅱ+bFGF(简写为I+F),共6个组,每组6个孔。设空白对照组,培养至第1、3、5、7天,用下列方法检测。
, 百拇医药
1.4 人胚成骨样细胞DNA、胶原蛋白及碱性磷酸酶的合成
分别在实验后第1、3、5、7天检测人胚成骨样细胞3H-TdR,3H-Proline的掺入量和碱性磷酸酶(ALP)的含量,具体方法见参考文献[1]。
1.5 统计分析
各实验组及对照组检测结果经统计学方差分析,及均数两两比较分析不同含量组之间及不同处理组间差异是否有显著性。
2 结 果
2.1 不同生长因子间相互作用对成骨样细胞DNA合成的影响
不同生长因子间相互作用对成骨样细胞3H-TdR掺入量的影响结果见表1,从表中可见,加入生长因子培养后第1天,各实验生长因子对人胚成骨样细胞DNA合成均无明显影响;至第3、5天时,各实验组成骨样细胞的DNA合成明显增加;第7天时,各实验组与对照组相比,无明显差异。结果表明:不同生长因子之间交互联合应用,均刺激人胚成骨样细胞的DNA合成,其P+I,P+F,I+T和I+F协同作用较T+P,T+F更明显(不同处理组间均数两两比较,P<0.05)。
, 百拇医药
表1 不同生长因子相互作用对人胚成骨样细胞3H-TdR掺入的影响(
,cpm) 分组
第1天
第3天
第5天
第7天
对照组
246.58±15.57
1137.56±101.26
2654.76±126.34
3895.46±342.16
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P+I
274.34±11.82
3257.84±428.37**
7542.64±601.53**
4254.16±386.57
P+F
235.50±14.36
2932.76±485.28**
6452.32±487.62**
3685.44±421.63
T+P
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263.48±9.86
2049.37±442.14*
4495.50±486.54**
4239.16±327.86
T+F
247.32±11.26
2235.12±372.84*
4257.38±513.27**
4032.68±294.75
I+T
255.42±9.74
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3643.25±382.17*
6242.38±549.36**
4318.25±326.42
I+F
223.86±12.13
3476.88±462.43**
6486.92±628.76**
3986.50±287.33
*P<0.05 **P<0.01
2.2 不同生长因子间相互作用对成骨样细胞胶原蛋白合成的影响
, 百拇医药
不同生长因子相互作用后对人胚成骨样细胞3H-Proline掺入的影响结果见表2,从表中可看出,第1天,各实验组人胚成骨样细胞的胶原蛋白合成无明显变化,至第3、5天,各实验组成骨样细胞的胶原蛋白合成都明显增强,第7天时,各实验组与对照组相比,无明显差异。结果表明:与单一生长因子相比较[1～4],不同生长因子交互联合应用,均可促进人胚成骨样细胞的胶原蛋白合成,有明显的协同作用。
表2 不同生长因子相互作用对人胚成骨样细胞3H-Proline掺入的影响(,cpm) 分组
第1天
第3天
第5天
, 百拇医药 第7天
对照组
1086.00±173.31
1742.82±163.27
3401.48±258.64
4987.36±543.82
P+I
1347.32±184.25
5134.24±243.71**
8463.54±471.32**
5037.75±383.43
, 百拇医药
P+F
1246.50±127.35
3987.62±254.37**
7624.18±378.96**
5246.38±420.15
T+P
1147.98±196.54
5247.35±314.16**
10496.32±897.65**
4879.26±302.41
T+F
, 百拇医药
1039.46±174.38
4865.50±274.32**
9764.43±517.27**
4998.65±325.83
I+T
1242.66±204.37
5331.42±307.18**
11457.28±1011.26**
5139.24±416.22
I+F
1279.50±188.43
, 百拇医药
4776.38±297.64**
8794.96±447.33**
4437.50±334.17
*P<0.05 **P<0.01
2.3 不同生长因子间相互作用对成骨样细胞碱性磷酸酶合成的影响
不同生长因子相互作用后对人胚成骨样细胞ALP的影响结果见表3,从表中可看出,第1天,实验各组人胚成骨样细胞合成ALP无明显变化。第3、5天,各实验组不同组合的生长因子均明显促进成骨样细胞ALP合成增加,至第7天时,生长因子对成骨样细胞ALP合成的刺激作用已基本消失,各实验组与对照组相比,无明显变化。结果表明:4种生长因子两两交互应用,对人胚成骨样细胞ALP合成的刺激作用均较单一生长因子的作用显著。
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表3 不同生长因子相互作用对人胚成骨样细胞
碱性磷酸酶的影响(,IU/L) 分组
第1天
第3天
第5天
第7天
对照组
11.50±0.87
14.50±0.82
18.25±1.14
21.25±1.04
, 百拇医药
P+I
10.25±1.34
21.50±1.42**
24.50±1.76**
22.50±1.76
P+F
12.50±0.98
19.25±1.68**
30.50±2.42**
20.50±2.01
T+P
11.25±1.12
, 百拇医药
23.75±2.20**
29.75±2.03**
21.25±1.87
T+F
13.50±1.04
21.25±1.86**
32.00±2.32**
23.75±2.14
I+T
12.00±0.82
20.75±1.86**
, 百拇医药 28.50±2.24**
21.50±1.64
I+F
12.50±1.12
21.50±1.87**
28.25±2.12**
20.75±2.34
*P<0.05 **P<0.01
3 讨 论
本实验发现,将PDGF与IGF-Ⅱ和bFGF交互联合应用,对人胚成骨样细胞DNA、胶原蛋白和碱性磷酸酶的合成均有不同程度的促进作用,尤其以PDGF+IGF-Ⅱ的作用效果最为显著。这可能与这几种生长因子协同作用可增加成骨细胞有丝分裂活性和促进细胞周期转变有密切的关系。有研究[5]认为,PDGF的直接作用可使静止状态的G1/G0期细胞转变成具有复制潜能的细胞,其它生长因子则在PDGF基础上使细胞通过G0,G1期进入S期,进行DNA复制,继而发生有丝分裂。所以在细胞周期中,PDGF作为一种致能因子控制着细胞的“感受态”(competence),而后期“促进态”(progression)的作用则由进程因子(如IGF等)来完成。Lynch等[6]在动物实验中,将1μg PDGF和IGF用于清创后的兔牙根部,2周后组织学观察发现应用部位不仅上皮的再生是完全的,而且可见到明显的新骨和牙骨质形成。本研究进一步证明,PDGF与IGF-Ⅱ和bFGF交互应用呈协同作用,对成骨样细胞增殖和分化的作用较相同剂量的单一生长因子明显增强。
, 百拇医药
TGF-β与PDGF和bFGF交互联合应用时,主要作用是促进人胚成骨样细胞合成胶原蛋白和碱性磷酸酶,而对其DNA合成的影响并不显著。单一使用这几种生长因子时,TGF-β可抑制其胶原蛋白和碱性磷酸酶的合成。每两种生长因子交互应用后,虽不能完全表现出各自的生物效应,但可弥补单一因子在促进骨形成中的不足,对成骨样细胞的增殖和分化呈正向调节作用。所以仍然是一种相互协同的作用,比单一因子对成骨细胞的作用更完善。上述结果提示,这3种因子之间存在着相互调控的作用机制。最近的研究认为,TGF-β可以通过降低PDGF-α受体mRAN表达来抑制PDGF与成骨细胞的结合[7],而FGF则增强成骨细胞TGF-β mRNA表达,以对抗FGF抑制成骨细胞合成胶原及碱性磷酸酶的作用[8]。由此可见,TGF-β在对其它生长因子生物学效应的调控中发挥重要作用。
IGF-Ⅱ与TGF-β和bFGF交互应用对人胚成骨样细胞DNA、胶原蛋白和碱性磷酸酶的合成均有明显的促进作用。从TGF-β,bFGF,PDGF与IGF-Ⅱ交互应用的研究中发现,这3种生长因子并不影响或改变IGF-Ⅱ对成骨细胞DNA、胶原蛋白和碱性磷酸酶合成的促进作用,与具有双重效应因子(如bFGF)和条件效应因子(如TGF-β)不同,IGF-Ⅱ的生物学效应相对固定。近年来,越来越多的研究[9,10]认为,PTH,125(OH)2D3,TGF-β和其它一些促骨生成物质可以通过增加成骨细胞合成并释放IGF来调节局部骨形成过程,更加显示出IGF在骨细胞代谢局部调节机制中的重要意义。
, 百拇医药
国家教委博士点基金及CMB基金资助课题(编号 CMBY-9401)
参考文献
1 田卫东,王大章.生长因子网络调节对骨形成作用的研究 Ⅰ.TGF-β对人胚成骨样细胞增殖及分化的影响.华西口腔医学杂志,1998,16(1):65～68
2 田卫东,王大章.生长因子网络调节对骨形成作用的研究 Ⅱ.IGF-Ⅱ对人胚成骨样细胞增殖及分化的影响.华西口腔医学杂志,1998,16(1):69～72
3 田卫东,王大章,乔 鞠,等.生长因子网络调节对骨形成作用的研究 Ⅲ.bFGF对人胚成骨样细胞增殖及分化的影响.华西口腔医学杂志,1998,16(4):344～347
4 田卫东,王大章,乔 鞠,等.生长因子网络调节对骨形成作用的研究 Ⅳ.PDGF对人胚成骨样细胞增殖及分化的影响.华西口腔医学杂志,1998,16(4):348～351
, 百拇医药
5 Deuel TF, Huang JS, Proffitt RT, et al. Human Platelet-derived growth factor. J Biol Chem, 1981, 256(17):8896～8899
6 Lynch SE, Williams RC, Polson AM, et al. A combination of platelet-derived growth factor and insulin-like factors enhance peridontal regeneration. J Clin Periodontol, 1989, 16(8):545～548
7 Yeh YL, Kang YM, Chaibi MS, et al. IL-1 and transforming growth factor-β inhibit platelet-derived growth factor-AA binding to osteoblastic cells by reducing platelet-derived growth factor-α receptor expression. J Immun, 1993, 150(12):5625～5632
, 百拇医药
8 Noda M, Vogel R: Fibroblast growth factor enhance type β1 transforming growth factor gene expression in osteoblast-like cells. J Cell Biol, 1989, 109(6):2529～2543
9 Linkhart TA, Mohan S. Parathyroid hormone stimulates release of insulin-like growth factor-I(IGF-I) and IGF-II from nenatal mouse calvaria in organ culture. Endocrinology, 1989, 125(3):1484～1491
10 Linkhart TA, Herring SJ, Keffer JM, et al. Differential effects of osteolytic agents on resorption and release of insuline-like growth factors I and II in vitro. J Bone Miner Res, 1989, 4(3):214～220
(1998-12-12收稿), 百拇医药
单位：610041 华西医科大学口腔医学院
关键词：生长因子；人胚成骨细胞；增殖与分化
华西口腔医学杂志990125 摘要 目的:考察将转化生长因子β(TGF-β)、胰岛素样生长因子Ⅱ(IGF-Ⅱ)、碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)及血小板衍生性生长因子(PDGF)4种生长因子两两交互应用对人胚成骨样细胞增殖与分化的影响。方法:在不同的实验间期检测成骨样细胞3H-胸腺嘧啶脱氧核苷、3H-脯氨酸的掺入量和碱性磷酸酶的含量。结果:PDGF、bFGF、IGF-Ⅱ和TGF-β 4种生长因子交互联合应用,均对促进体外培养的人胚成骨样细胞的增殖和分化功能具有协同作用。结论:具有协同作用的生长因子联合应用,可提高其促进骨形成的生物效应。
Effects of Two Growth Factors Combination
, 百拇医药
on the Proliferation and Differentiation of Human Osteoblast-like Cells
Tian Weidong, Wang Dazhang, Qiao Ju, et al
College of Stomatology, West China University Medical Sciences
Abstract Objective:To examine the effects of platelet-derived growth factor (PDGF), basic fibroblast growth factor (bFGF), insulin-like growth factor (IGF-II)and type β transforming growth factor(TGF-β) which were believed to have biological effects on bone cells on human osteoblast-like cells.Methods:3H-TdR,3H-Proline and alkaline phosphatase of the osteoblast-like cells were tested to study the combinating effects of different growth factors on the proliferation and differentiation of osteoblast-like cells.Results: The combination of different growth factors had promotive effect and synergic interact on proliferation and differentiation of osteoblast-like cells.Conclusion: The phenomena indicate that the combination of two growth factors will enhance the biological effects of bone formation.
, 百拇医药
Key words: growth factor human osteoblast-like cell proliferation and differentiation
成骨细胞可产生多种生长因子,并贮存于骨组织中。显然,在任何时候骨细胞微环境中都存在不止一种生长因子。而任何一种生长因子都不能完善其促骨形成作用。由此可见,了解各种生长因子对成骨细胞的生物效应,以及不同生长因子间相互作用在调节成骨细胞增殖和分化中的作用,对进一步阐明骨形成调节机制和选择具有协同作用的生长因子联合应用,都具有十分重要的理论和实践意义。本系列研究中对单一生长因子的研究表明[1～4],血小板衍生性生长因子(PDGF)和碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)可刺激成骨样细胞的DNA合成,但PDGF不能促进碱性磷酸酶和胶原蛋白的合成,而bFGF则表现出抑制作用,相反,胰岛素样生长因子Ⅱ(IGF-Ⅱ)和转化生长因子β(TGF-β)可明显促进成骨样细胞合成胶原蛋白和碱性磷酸酶。因此,了解各种生长因子在成骨细胞增殖、分化上的相互作用非常重要,这是国际上刚刚起步的研究新领域。本实验将PDGF、bFGF、IGF-Ⅱ和TGF-β 4种生长因子分别两两交互联合应用,系统全面地探讨不同生长因子相互作用,对人胚成骨样细胞增殖与分化的影响。
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1 材料和方法
1.1 材料
PDGF,bFGF,IGF-Ⅱ和TGF-β购自GIBCO BRL USA,3H-胸腺嘧啶脱氧核苷(3H-TdR)和3H-脯氨酸(3H-Proline)购自中国原子能研究所。
1.2 人胚成骨样细胞分离培养
人胚成骨样细胞分离培养见参考文献[1]。
1.3 实验分组
PDGF,bFGF和IGF-Ⅱ固定浓度为1 ng/ml,TGF-β固定浓度为0.1 ng/ml,分别以下列组合方式加入,PDGF+IGF-Ⅱ(简写为P+I),PDGF+bFGF(简写为P+F),TGF-β+PDGF(简写为T+P),TGF-β+bFGF(简写为T+F),IGF-Ⅱ+TGF-β(简写为I+T),IGF-Ⅱ+bFGF(简写为I+F),共6个组,每组6个孔。设空白对照组,培养至第1、3、5、7天,用下列方法检测。
, 百拇医药
1.4 人胚成骨样细胞DNA、胶原蛋白及碱性磷酸酶的合成
分别在实验后第1、3、5、7天检测人胚成骨样细胞3H-TdR,3H-Proline的掺入量和碱性磷酸酶(ALP)的含量,具体方法见参考文献[1]。
1.5 统计分析
各实验组及对照组检测结果经统计学方差分析,及均数两两比较分析不同含量组之间及不同处理组间差异是否有显著性。
2 结 果
2.1 不同生长因子间相互作用对成骨样细胞DNA合成的影响
不同生长因子间相互作用对成骨样细胞3H-TdR掺入量的影响结果见表1,从表中可见,加入生长因子培养后第1天,各实验生长因子对人胚成骨样细胞DNA合成均无明显影响;至第3、5天时,各实验组成骨样细胞的DNA合成明显增加;第7天时,各实验组与对照组相比,无明显差异。结果表明:不同生长因子之间交互联合应用,均刺激人胚成骨样细胞的DNA合成,其P+I,P+F,I+T和I+F协同作用较T+P,T+F更明显(不同处理组间均数两两比较,P<0.05)。
, 百拇医药
表1 不同生长因子相互作用对人胚成骨样细胞3H-TdR掺入的影响(
,cpm) 分组第1天
第3天
第5天
第7天
对照组
246.58±15.57
1137.56±101.26
2654.76±126.34
3895.46±342.16
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P+I
274.34±11.82
3257.84±428.37**
7542.64±601.53**
4254.16±386.57
P+F
235.50±14.36
2932.76±485.28**
6452.32±487.62**
3685.44±421.63
T+P
, http://www.100md.com
263.48±9.86
2049.37±442.14*
4495.50±486.54**
4239.16±327.86
T+F
247.32±11.26
2235.12±372.84*
4257.38±513.27**
4032.68±294.75
I+T
255.42±9.74
, http://www.100md.com
3643.25±382.17*
6242.38±549.36**
4318.25±326.42
I+F
223.86±12.13
3476.88±462.43**
6486.92±628.76**
3986.50±287.33
*P<0.05 **P<0.01
2.2 不同生长因子间相互作用对成骨样细胞胶原蛋白合成的影响
, 百拇医药
不同生长因子相互作用后对人胚成骨样细胞3H-Proline掺入的影响结果见表2,从表中可看出,第1天,各实验组人胚成骨样细胞的胶原蛋白合成无明显变化,至第3、5天,各实验组成骨样细胞的胶原蛋白合成都明显增强,第7天时,各实验组与对照组相比,无明显差异。结果表明:与单一生长因子相比较[1～4],不同生长因子交互联合应用,均可促进人胚成骨样细胞的胶原蛋白合成,有明显的协同作用。
表2 不同生长因子相互作用对人胚成骨样细胞3H-Proline掺入的影响(
,cpm) 分组第1天
第3天
第5天
, 百拇医药 第7天
对照组
1086.00±173.31
1742.82±163.27
3401.48±258.64
4987.36±543.82
P+I
1347.32±184.25
5134.24±243.71**
8463.54±471.32**
5037.75±383.43
, 百拇医药
P+F
1246.50±127.35
3987.62±254.37**
7624.18±378.96**
5246.38±420.15
T+P
1147.98±196.54
5247.35±314.16**
10496.32±897.65**
4879.26±302.41
T+F
, 百拇医药
1039.46±174.38
4865.50±274.32**
9764.43±517.27**
4998.65±325.83
I+T
1242.66±204.37
5331.42±307.18**
11457.28±1011.26**
5139.24±416.22
I+F
1279.50±188.43
, 百拇医药
4776.38±297.64**
8794.96±447.33**
4437.50±334.17
*P<0.05 **P<0.01
2.3 不同生长因子间相互作用对成骨样细胞碱性磷酸酶合成的影响
不同生长因子相互作用后对人胚成骨样细胞ALP的影响结果见表3,从表中可看出,第1天,实验各组人胚成骨样细胞合成ALP无明显变化。第3、5天,各实验组不同组合的生长因子均明显促进成骨样细胞ALP合成增加,至第7天时,生长因子对成骨样细胞ALP合成的刺激作用已基本消失,各实验组与对照组相比,无明显变化。结果表明:4种生长因子两两交互应用,对人胚成骨样细胞ALP合成的刺激作用均较单一生长因子的作用显著。
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表3 不同生长因子相互作用对人胚成骨样细胞
碱性磷酸酶的影响(
,IU/L) 分组第1天
第3天
第5天
第7天
对照组
11.50±0.87
14.50±0.82
18.25±1.14
21.25±1.04
, 百拇医药
P+I
10.25±1.34
21.50±1.42**
24.50±1.76**
22.50±1.76
P+F
12.50±0.98
19.25±1.68**
30.50±2.42**
20.50±2.01
T+P
11.25±1.12
, 百拇医药
23.75±2.20**
29.75±2.03**
21.25±1.87
T+F
13.50±1.04
21.25±1.86**
32.00±2.32**
23.75±2.14
I+T
12.00±0.82
20.75±1.86**
, 百拇医药 28.50±2.24**
21.50±1.64
I+F
12.50±1.12
21.50±1.87**
28.25±2.12**
20.75±2.34
*P<0.05 **P<0.01
3 讨 论
本实验发现,将PDGF与IGF-Ⅱ和bFGF交互联合应用,对人胚成骨样细胞DNA、胶原蛋白和碱性磷酸酶的合成均有不同程度的促进作用,尤其以PDGF+IGF-Ⅱ的作用效果最为显著。这可能与这几种生长因子协同作用可增加成骨细胞有丝分裂活性和促进细胞周期转变有密切的关系。有研究[5]认为,PDGF的直接作用可使静止状态的G1/G0期细胞转变成具有复制潜能的细胞,其它生长因子则在PDGF基础上使细胞通过G0,G1期进入S期,进行DNA复制,继而发生有丝分裂。所以在细胞周期中,PDGF作为一种致能因子控制着细胞的“感受态”(competence),而后期“促进态”(progression)的作用则由进程因子(如IGF等)来完成。Lynch等[6]在动物实验中,将1μg PDGF和IGF用于清创后的兔牙根部,2周后组织学观察发现应用部位不仅上皮的再生是完全的,而且可见到明显的新骨和牙骨质形成。本研究进一步证明,PDGF与IGF-Ⅱ和bFGF交互应用呈协同作用,对成骨样细胞增殖和分化的作用较相同剂量的单一生长因子明显增强。
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TGF-β与PDGF和bFGF交互联合应用时,主要作用是促进人胚成骨样细胞合成胶原蛋白和碱性磷酸酶,而对其DNA合成的影响并不显著。单一使用这几种生长因子时,TGF-β可抑制其胶原蛋白和碱性磷酸酶的合成。每两种生长因子交互应用后,虽不能完全表现出各自的生物效应,但可弥补单一因子在促进骨形成中的不足,对成骨样细胞的增殖和分化呈正向调节作用。所以仍然是一种相互协同的作用,比单一因子对成骨细胞的作用更完善。上述结果提示,这3种因子之间存在着相互调控的作用机制。最近的研究认为,TGF-β可以通过降低PDGF-α受体mRAN表达来抑制PDGF与成骨细胞的结合[7],而FGF则增强成骨细胞TGF-β mRNA表达,以对抗FGF抑制成骨细胞合成胶原及碱性磷酸酶的作用[8]。由此可见,TGF-β在对其它生长因子生物学效应的调控中发挥重要作用。
IGF-Ⅱ与TGF-β和bFGF交互应用对人胚成骨样细胞DNA、胶原蛋白和碱性磷酸酶的合成均有明显的促进作用。从TGF-β,bFGF,PDGF与IGF-Ⅱ交互应用的研究中发现,这3种生长因子并不影响或改变IGF-Ⅱ对成骨细胞DNA、胶原蛋白和碱性磷酸酶合成的促进作用,与具有双重效应因子(如bFGF)和条件效应因子(如TGF-β)不同,IGF-Ⅱ的生物学效应相对固定。近年来,越来越多的研究[9,10]认为,PTH,125(OH)2D3,TGF-β和其它一些促骨生成物质可以通过增加成骨细胞合成并释放IGF来调节局部骨形成过程,更加显示出IGF在骨细胞代谢局部调节机制中的重要意义。
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国家教委博士点基金及CMB基金资助课题(编号 CMBY-9401)
参考文献
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2 田卫东,王大章.生长因子网络调节对骨形成作用的研究 Ⅱ.IGF-Ⅱ对人胚成骨样细胞增殖及分化的影响.华西口腔医学杂志,1998,16(1):69～72
3 田卫东,王大章,乔 鞠,等.生长因子网络调节对骨形成作用的研究 Ⅲ.bFGF对人胚成骨样细胞增殖及分化的影响.华西口腔医学杂志,1998,16(4):344～347
4 田卫东,王大章,乔 鞠,等.生长因子网络调节对骨形成作用的研究 Ⅳ.PDGF对人胚成骨样细胞增殖及分化的影响.华西口腔医学杂志,1998,16(4):348～351
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5 Deuel TF, Huang JS, Proffitt RT, et al. Human Platelet-derived growth factor. J Biol Chem, 1981, 256(17):8896～8899
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, 百拇医药
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10 Linkhart TA, Herring SJ, Keffer JM, et al. Differential effects of osteolytic agents on resorption and release of insuline-like growth factors I and II in vitro. J Bone Miner Res, 1989, 4(3):214～220
(1998-12-12收稿), 百拇医药